在上一篇文章中，給大家留了一個(gè)小思考，具體請(qǐng)查看鏈接三電平拓?fù)?—飛跨電容三電平Boost仿真。在仿真過程中，發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇怪的現(xiàn)象，電感電流一直在波動(dòng)，請(qǐng)看圖1。
圖1 飛跨電容電壓
首先我們分析一下電感電流波動(dòng)的原因，因?yàn)榉抡媸峭耆_環(huán)的，開關(guān)管的PWM驅(qū)動(dòng)給定的都是固定的頻率fsw和占空比D，電感也是理想電感，其電感值不會(huì)發(fā)生變化。同時(shí)，根據(jù)大學(xué)電路所學(xué)，電感的電壓公式
我們可以得到電感的紋波電流公式：
根據(jù)上述公式可以得出結(jié)論，電感紋波電流的波動(dòng)一定是由于其兩端電壓U的波動(dòng)。當(dāng)然，這里是基于仿真中得出的結(jié)論，存在理想的假設(shè)條件：即開關(guān)頻率、占空比以及電感量完全不變。我們通過仿真波形一看究竟，仿真波形如圖2。從圖中可以看到，飛跨電容的電壓波動(dòng)比較大，電感兩端的電壓波動(dòng)也很大，原因是小編在剛開始的時(shí)候把飛跨電容設(shè)置的太小了。
圖2
隨后我們把電容逐漸加大，再看效果，飛跨電容電壓波動(dòng)保持在輸出電壓的一半附近，電感電流紋波不再波動(dòng)，比較平穩(wěn)。
圖3
如何才能保證在T1和T2分別導(dǎo)通時(shí)電感電壓穩(wěn)定呢？現(xiàn)在我們來分析一下。根據(jù)第一篇文章三電平拓?fù)?—為什么要用三電平拓?fù)洌?/a>中分析，當(dāng)T1或者T2導(dǎo)通時(shí)，電感處于充電的階段，當(dāng)T1和T2都關(guān)斷時(shí)，電感放電到輸出端，當(dāng)T1和T2都關(guān)斷時(shí)，飛跨電容不參與主回路的功率傳輸，電感兩端的電壓為恒定值，可以列出等式（1）,所以電感放電階段對(duì)電感紋波電流影響可以忽略。
T1導(dǎo)通，T2關(guān)斷時(shí)電流回路如圖4
圖4
當(dāng)T1導(dǎo)通，T2關(guān)斷時(shí)，根據(jù)基爾霍夫方程，電感兩端的電壓等式
T1關(guān)斷，T2導(dǎo)通時(shí)電流回路如圖5
圖5
同理可以列出電感兩端電壓等式
電感紋波電流穩(wěn)定的前提條件
推導(dǎo)得出：
飛跨電容的電壓在拓?fù)渲衅鹬P(guān)鍵作用。為了保持電容上的電壓紋波較低，需要選擇合適的電容。為了確定所需的電容，需要考慮開關(guān)頻率和最大允許電壓紋波，我們?cè)偻ㄟ^仿真看一下飛跨電容紋波電流和紋波電壓的波形，如圖6。
圖6
電容的大小可以計(jì)算為：
理論計(jì)算只能保證飛跨電容上的電壓大致在我們想要的電平附近，在實(shí)際應(yīng)用中，不可避免的會(huì)出現(xiàn)電容電壓偏離理想值得情況，如何保持飛跨電容電壓的平衡和自動(dòng)調(diào)節(jié)呢？由于時(shí)間有限，我們留到下一次分析。
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